Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 122 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 122 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
122 = 64 + 58 = 64 + 32 + 26 = 64 + 32 + 16 + 10 = 64 + 32 + 16 + 8 + 2
= 1⋅64 + 1⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 122 = (111.1010)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (10.0111)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(10.0111)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 1⋅4 + 0⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32= 39
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (10.0111)2 = 39
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 140 und 150.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
140
= 2 ⋅ 70
= 2 ⋅ 2 ⋅ 35
= 2 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 7
150
= 2 ⋅ 75
= 2 ⋅ 3 ⋅ 25
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
2(die 2 kommt sowohl in 140 als auch 150 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 5(die 5 kommt sowohl in 140 als auch 150 insgesamt 1 mal vor)
Da 2 ⋅ 5 = 10 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 10 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 140 und 150 ist somit :
ggT(140,150) = 10
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 40 und 12.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
40
= 2 ⋅ 20
= 2 ⋅ 2 ⋅ 10
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 5
12
= 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 40 insgesamt 3 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 12 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 40 insgesamt 1 mal vor)
In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 = 120 sind nun alle Primteiler von 40 und alle Primteiler von 12 enthalten. Also ist 120 ein Vielfaches von 40 und 12. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 40 oder 12 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 40 und 12 ist somit :
kgV(40,12) = 120
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 78 und 75.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 78 und 75
| =>78 | = 1⋅75 + 3 |
| =>75 | = 25⋅3 + 0 |
also gilt: ggt(78,75)=3
Dezimal und Hexdezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1000)2 sowohl im Dezimal- als auch im Hexdezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1000)2 = 0⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8= 8
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1000)2 = 8
Als Hexadezimalzahl
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(1000)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1 = 8 = (8)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1000)2 = (8)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 72 an:
Wir suchen alle Teiler von 72. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 72 ist, teilen wir 72 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 72 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 72, denn 72 = 1 ⋅ 72, also ist auch 72 ein Teiler.
2 ist Teiler von 72, denn 72 = 2 ⋅ 36, also ist auch 36 ein Teiler.
3 ist Teiler von 72, denn 72 = 3 ⋅ 24, also ist auch 24 ein Teiler.
4 ist Teiler von 72, denn 72 = 4 ⋅ 18, also ist auch 18 ein Teiler.
5 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 5 ⋅ 14 + 2.
6 ist Teiler von 72, denn 72 = 6 ⋅ 12, also ist auch 12 ein Teiler.
7 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 7 ⋅ 10 + 2.
8 ist Teiler von 72, denn 72 = 8 ⋅ 9, also ist auch 9 ein Teiler.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 9 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 72:
1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 18, 24, 36, 72
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 15⬜2 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜2.
Da an der letzten Stelle eine 2 steht, muss an der vorletzten Stelle eine ungerade Zahl (also 1, 3, 5, 7 oder 9) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 12, 32, 52, 72, 92 durch 4 teilbar sind).
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
1: Dann wäre die Zahl 1512, für die Quersumme gilt dann: 1 + 5 + 1 + 2 = 9, also durch 3 teilbar.
3: Dann wäre die Zahl 1532, für die Quersumme gilt dann: 1 + 5 + 3 + 2 = 11, also nicht durch 3 teilbar.
5: Dann wäre die Zahl 1552, für die Quersumme gilt dann: 1 + 5 + 5 + 2 = 13, also nicht durch 3 teilbar.
7: Dann wäre die Zahl 1572, für die Quersumme gilt dann: 1 + 5 + 7 + 2 = 15, also durch 3 teilbar.
9: Dann wäre die Zahl 1592, für die Quersumme gilt dann: 1 + 5 + 9 + 2 = 17, also nicht durch 3 teilbar.
Die möglichen Ziffern sind also 1 und 7.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 25 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 25 bilden:
2 + 23 = 25, dabei ist 23 auch eine Primzahl
2 und 23 wären also zwei Primzahlen mit 2 + 23 = 25
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 48 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 48 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
48
= 2 ⋅ 24
= 2 ⋅ 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3
